AI助力术中诊断脑部肿瘤
参考消息网10月14日报道据美国《纽约时报》网站10月11日报道,一旦手术刀触及脑肿瘤边缘,外科医生们就面临痛苦的抉择:是切除一些健康的脑组织以确保整个肿瘤被清除,还是与健康的脑组织保持一定距离但可能留下一些具有威胁性的细胞。
现在,荷兰科学家称,利用人工智能(AI)技术让外科医生了解肿瘤,可能有助于他们作出决断。
据报道,11日发表在英国《自然》周刊上的一份研究报告描述了这种方法。该方法涉及用计算机扫描肿瘤脱氧核糖核酸(DNA)片段,并对某些化学变化进行分析定位。这样一来,就可以对脑肿瘤的类型甚至亚型进行详细诊断。
研究人员表示,在长达数小时手术的早期阶段得出诊断结果,可以帮助外科医生决定如何积极地进行手术。未来,这种方法可能还有助于引导医生对特定亚型的肿瘤进行“量身定制”的治疗。
这项研究的带头人之一、荷兰乌得勒支大学医学中心分子医学中心副教授杰伦·德里德博士说:“进行手术时必须知道肿瘤的亚型。我们现在的独到之处在于,能在手术过程中进行这种精细、可靠、详细的诊断。”
报道称,他们采用的深度学习系统被称为“斯特金系统”。研究人员最初用在之前脑癌手术中采集的冷冻肿瘤样本测试了该系统。在开始基因测序后的40分钟内,该系统对50个样本中的45个作出了准确的诊断。至于其余5个样本,由于信息不明确,该系统未作出诊断。
后来,该系统在25台活体脑部手术(手术对象大部分是儿童)中接受了测试。这些手术同时也采用了显微镜下研究肿瘤样本的标准方法。在新方法作出的诊断中,有18例是正确的。而在另外7例中,新方法给出的诊断结果未能达到所需的置信度阈值。
研究报告称,该系统在不到90分钟的时间内就作出了诊断,这足以为医生在手术过程中提供决策信息。
据报道,目前,医生除了在显微镜下研究脑瘤样本外,还可以将样本送去接受更彻底的基因测序。
但并非所有医院都能用上这种基因测序技术。美国约翰斯·霍普金斯医疗中心小儿神经外科主任、癌症专家艾伦·科恩博士说,即使对那些能用上这种技术的医院来说,也需要等上数周才能收到测序结果。科恩说:“我们不得不在不知道病症为何的情况下开始治疗。”
新诊断方法采用了更快的基因测序技术,且只对一小部分细胞基因组进行测序,这样就能在外科医生开始在肿瘤边缘进行手术前得到诊断结果。
德里德说,这个模型足够强大,能利用零星的基因数据进行诊断,就像一个人只靠图像中的一个未知部分来识别整个图像一样。
德里德说:“它(这套深度学习系统)自己就能弄清它在研究什么,并进行可靠的分类。”
但有一些肿瘤仍难以诊断。手术期间采集的样本只有一粒玉米那么大,如果样本还包含一些健康的脑组织,这套深度学习系统可能很难找出足够多的肿瘤特异性标志物。
据报道,研究报告的合著者、乌得勒支大学医学中心生物信息学专家马克·帕格斯-加莱戈说,为了解决这个问题,在这项研究中,医生们请求病理学家在显微镜下研究样本,标记出肿瘤最多的样本以供测序。
来自同一患者的肿瘤细胞的内部情况也可能存在差异。这意味着,正在接受测序的那一小部分样本或许并不能代表整个肿瘤。一些不那么常见的肿瘤可能与以前被归类过的肿瘤并没有对应关系。有些肿瘤类型则比其他类型更容易归类。
研究报告的作者们表示,其他医疗中心已开始用这种新方法来分析手术样本。这说明,该方法在其他人手中也能发挥作用。
但英国伦敦大学学院神经病理学教授塞巴斯蒂安·布兰德纳说,对肿瘤细胞进行测序和归类通常还需要生物信息学方面的大量知识,以及能够胜任该系统的运行、故障排除和修复工作的员工。